新疆棉田主要藜属杂草对除草剂的敏感性研究

马明亮, 张卓亚, 吴靖涛, 张钟炎, 周月婷, 郭世俭, 黄明智, 赵东, 徐小燕*

(1.合力科技股份有限公司, 浙江 杭州 310052; 2.浙江省合力农业与生命科学研究院, 浙江 杭州 310052)

二甲戊灵 (Pendimethalin) 属二硝基苯胺类土壤处理除草剂, 扑草净 (Prometryn) 属三氮苯类选择性土壤封闭除草剂, 两个产品广泛用于棉花、玉米等作物田防除稗草 (Echinochloacrus-galli)、牛 筋 草 (Eleusineindica)、马 唐 (Digitaria sanguinalis)、龙 葵 (SolanumnigrumL.)、藜(ChenopodiumalbumL.)、灰 绿 藜 (Chenopodium glaucumL.) 等杂草, 具有杀草广谱性、安全性高等特点[1-2], 也是新疆目前棉田主要应用的除草剂。龙葵、灰绿藜、藜是新疆棉田主要为害阔叶杂草, 现有主要解决方案为应用二甲戊灵和扑草净等在棉花播种前进行土壤封闭处理, 以降低杂草的发生率[3-4]。然而, 新疆棉花种植多年连作, 连续使用相同作用机理除草剂导致杂草抗药性快速发展,抗性杂草种群凸显, 已有研究发现, 棉田杂草龙葵[5]、田旋花[6]对二甲戊灵产生了抗药性, 生产实践中也发现, 藜和灰绿藜越来越难防。为了明确目前新疆棉田杂草藜和灰绿藜对常见除草剂二甲戊灵和扑草净的敏感性, 筛选有效的除草剂。本文采用温室盆栽法, 研究了新疆不同地区棉田藜和灰绿藜种群对二甲戊灵、扑草净的敏感性, 探索对二甲戊灵、扑草净不敏感杂草种群的有效药剂, 旨在为棉田阔叶杂草藜和灰绿藜的有效防治提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 供试药剂

99%氟啶草酮原药、98%丙炔氟草胺原药、97%二甲戊灵原药 (由迈克斯 (如东) 化工有限公司生产); 95%扑草净原药 (由浙江中山化工集团股份有限公司生产)。

1.2 供试靶标

灰绿藜(Chenopodiumglaucum)、藜(Chenopodium album) 种子于2018—2020 年在新疆不同地区棉田采集, 灰绿藜和藜不同种群种子具体采集地信息详见表1。

表1 供试杂草种群信息表

1.3 试验方法

试验采用温室盆栽法, 试验用土为未用药地块收集的试验专用土, 与基质以土壤∶基质体积比为1 ∶ 2 的比例进行混合 (供试土壤有机质含量6.22%, pH 值 7.72), 试验土壤定量装至盆钵 3/4处, 然后从盆钵底部渗灌, 使土壤完全润湿至饱和状态。将预处理的供试杂草种子均匀定量撒播于土壤表面 (播种密度600 ～800 株·m-2), 覆土 0.5 cm, 覆土土壤采用试验专用土与蛭石按体积比1 ∶1 比例混合 (有机质含量0.3%, pH 值 7.65), 播种 24 h 后备用。

二甲戊 灵 剂 量 设 为40、80、120、240、360、480、960 g ·hm-2, 扑 草 净 剂 量 设 为 56.25、112.5、225、450、900 g·hm-2。氟啶草酮剂量设为9、18、27、36、45、54 g·hm-2; 丙炔氟草胺剂量 设 为1.875、3.75、7.5、15、22.5、30 g·hm-2。采用母液稀释梯度法配制药剂, 供试原药用N, N-二甲基甲酰胺 (DMF) 溶解, 配置成5%母液, 用含0.1%吐温-80 的水稀释成试验所需剂量,以不含药剂的0.1%吐温-80 溶液作为空白对照。

采用土壤喷雾法施药, 试验方法参考农药室内生物测定试验准则 (NY/T 1155.3—2006)[7]。于供试杂草出苗前采用全自动喷雾塔 (喷药面积0.605 m2, 喷液量600 L·hm-2, 工作压力0.2 MPa,着液量87.58%) 进行土壤喷雾处理。处理后置可控温室 (日/昼为12 h/12 h, 白天22 ～30 ℃, 夜间15 ～20 ℃, 相对湿度 60%～75%) 中培养观察, 定期以底部灌溉方式补水, 保持适宜的土壤湿度。

1.4 数据调查与分析

处理后定时观察植株反应症状, 并于药后30 d测定各杂草地上部分鲜重, 计算鲜重抑制率(%)。鲜重抑制率为空白对照鲜重与处理鲜重之差除以空白对照鲜重再乘以100。采用DPS 7.05统计分析软件进行 “剂量-活性” 回归分析, 通过线性回归方程得出供试药剂抑制杂草生长 (鲜重)90%的有效剂量 (GR90)。

根据抗性倍数 (resistance index, RI) 判定抗性程度, RI 为抗性种群GR90除以敏感种群GR90。参考Beckie 等[8]方法将相对RI 分为4 个等级:RI＜2 表示敏感, 2≤RI ＜5 表示低水平抗性, 5 ≤RI≤10 表示中等水平抗性, RI＞10 表示高水平抗性。本文以GR90最低的种群作为敏感种群, 评价其他种群的相对敏感度。

2 结果与分析

2.1 不同地区藜、灰绿藜种群对二甲戊灵的敏感性测定

不同藜和灰绿藜种群对二甲戊灵敏感性测定试验结果见表2, 结果显示, 新疆不同区域藜、灰绿藜种群对二甲戊灵的GR90差异较大, 以GR90最低的种群灰绿藜KZC05-6 和藜KZC08-8 作为敏感种群, 计算其他种群的相对RI。供试灰绿藜种群KZC05-7 对二甲戊灵的相对RI 为20.0,属高 抗 种 群; KZC05-3、KZC05-8 的 相 对RI 为5.4 ～5.7, 属中抗种群; KZC05-1、KZC05-2 的相对RI 为 3.5 ～3.6, 属 低 抗 种 群; KZC05-4、KZC05-5 的相对RI 为1.4 ～1.6, 属敏感种群。8个种群中, 1 个高抗种群, 2 个中抗种群, 2 个低抗种群, 3 个敏感种群, 抗性种群占比为62.5%,且中高抗种群占比37.5%。可见, 新疆棉田阔叶杂草灰绿藜对二甲戊灵已产生一定抗性, 少数种群已达中高抗水平。

表2 不同藜和灰绿藜种群对二甲戊灵敏感性测定试验结果

供试藜种群KZC08-17 对二甲戊灵的相对RI 为5.4, 属 中 抗 种 群; KZC08-9、KZC08-10、KZC08-12、KZC08-14、KZC08-15、KZC08-16、KZC08-18、KZC08-19 共8 个种群的相对RI 为2.1～4.1, 属低抗种群; KZC08-3、KZC08-11、KZC08-13 共3 个种群的相对RI 为1.2 ～1.6, 属敏感种群。13 个种群中,1 个中抗种群, 8 个低抗种群, 4 个为敏感种群, 抗性种群占比为69.2%, 且中高抗种群占比7.7%, 主要为低抗种群。可见, 新疆棉田阔叶杂草藜对二甲戊灵已有一定抗性趋势, 主要为低抗水平。

2.2 不同地区藜、灰绿藜种群对扑草净的抗性水平

不同藜和灰绿藜种群对扑草净敏感性测定试验结果表3, 结果显示, 新疆不同区域藜、灰绿藜种群对扑草净的GR90差异较大, 以GR90最低的种群灰绿藜KZC05-6 和藜KZC08-3 作为敏感种群, 计算其他种群的相对RI。供试灰绿藜种群KZC05-1、KZC05-2 对扑草净 的 相 对RI 为17.6 ～23.4, 属 高 抗 种 群; KZC05-3、KZC05-4、KZC05-7 的相对RI 为2.7 ～4.5, 属低抗种群;KZC05-5、KZC05-8 的相对RI 为1.1 ～1.6, 属 敏感种群。8 个种群中, 2 个高抗种群, 3 个低抗种群, 3 个为敏感种群, 抗性种群占比为62.5%,且中高抗种群占比25%。可见, 新疆棉田阔叶杂草灰绿藜对扑草净已产生一定抗性, 少数种群已达中高抗水平。

表3 不同藜和灰绿藜种群对扑草净敏感性测定试验结果

供 试 藜 种 群KZC08-12、KZC08-15、KZC08-17、KZC08-18 对扑草净相对RI 为16.7 ～56.4, 属高抗种群; KZC08-11、KZC08-16 相 对RI 为8.3 ～9.2, 属中抗种群; KZC08-13 的相对RI 为3.9, 属低 抗 种 群; KZC08-8、KZC08-9、KZC08-10、KZC08-14、KZC08-19 相对RI 为1.2 ～1.7, 属敏感种群。13 个种群中, 4 个高抗种群, 2 个中抗, 1个低抗, 6 个敏感种群, 抗性种群占比53.8%, 且中高抗占比46.2%, 可见新疆棉田阔叶杂草藜对扑草净已产生一定抗性, 部分种群达到中高抗水平。

2.3 藜和灰绿藜不敏感种群药剂筛选试验

综合2.1 节和2.2 节结果, 发现供试灰绿藜种群 中, KZC05-1、KZC05-2、KZC05-3、KZC05-7 共计4 个种群对二甲戊灵和扑草净均产生抗性,约占50%; KZC05-04 对扑草净产生抗性但对二甲戊灵敏感; KZC05-8 对二甲戊灵产生抗性但对扑草净敏感。供试藜种群中, KZC08-12、KZC08-15、KZC08-16、KZC08-17、KZC08-18 共 计5 个种群对二甲戊灵和扑草净均产生抗性, 约占38.5%; KZC08-9、KZC08-10、KZC08-14、KZC08-19 对二甲戊灵产生抗性但对扑草净敏感;KZC08-11、KZC08-13 对扑草净有抗性但对二甲戊灵敏感。选取敏感和抗性的灰绿藜种群(KZC05-6、KZC05-1、KZC05-3、KZC05-7)、藜种群 (KZC08-8、KZC08-12、KZC08-17、KZC08-18) 对新型土壤处理剂氟啶草酮、丙炔氟草胺进行多抗性测定。由表4 可知, 供试灰绿藜对氟啶草酮、丙炔氟草胺均为敏感型种群, RI 在1.0 ～1.2; 供试藜种群对氟啶草酮、丙炔氟草胺也均为敏感型种群, RI 在1.0 ～1.4。

表4 藜和灰绿藜不敏感种群对氟啶草酮和丙炔氟草胺活性测定试验

3 结论与讨论

抗药性是杂草防除最大难题之一, 杂草抗药性演化速度由抗药性突变起始频度、除草剂选择压、杂草适合度及杂草种子库寿命4 个因素控制[9]。新疆棉田常年连作, 播前普遍采用二甲戊灵、扑草净等进行土壤封闭处理, 而藜、灰绿藜具有杂草结实率高、发芽率高、适应能力强等特点[10], 因此,具备对二甲戊灵、扑草净等产生抗药性的条件。本研究表明, 供试藜、灰绿藜种群中, 对二甲戊灵产生抗性的种群的RI 分别为2.1 ～5.4、3.5 ～20.0,其生物型分别占所测种群总数的69.2%、62.5%;对扑草净产生抗性的种群的RI 分别为3.9 ～56.4、2.7 ～23.4, 分别占种群总数的53.8%、62.5%;且对二甲戊灵和扑草净均产生抗性的生物型分别占种群总数的38.5%、50.0%。说明新疆棉田藜、灰绿藜种群对二甲戊灵和扑草净的抗性已经普遍发生, 这也与当前农业生产中新疆棉田采用二甲戊灵、扑草净防除藜、灰绿藜难度增大的现状相一致。在多抗性研究中, 发现对二甲戊灵和扑草净产生抗性的藜、灰绿藜种群均未对氟啶草酮、丙炔氟草胺产生抗性, 因此, 建议开展棉田二甲戊灵和扑草净的用药管理及抗性监测, 并加强与氟啶草酮、丙炔氟草胺等不同作用机理的除草剂轮用、混用,以延缓杂草的抗药性发展, 从而保证杂草的可持续治理。本研究明确了新疆棉田藜、灰绿藜对二甲戊灵和扑草净的抗药性现状及对棉田新型土壤处理剂的多抗性, 为新疆棉田科学合理使用除草剂提供了理论依据。但本研究供试杂草种数较少, 可能不具有普遍性, 且杂草产生抗性的原因及机制尚不明确, 有待进一步深入研究。